モノの劣化とエネルギー性能評価

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13066 (2023) この記事を引用

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1 オルトメトリック

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劣化により、時間の経過とともに太陽光発電 (PV) の生産能力が低下します。 PV モジュールの劣化に関する研究は通常、時間と労力を要する加速実験または野外実験に基づいています。 劣化のモードと方法論を理解することは、25 年の PV モジュールの寿命を認定するために重要です。 技術的条件と環境条件の両方が PV モジュールの劣化速度に影響します。 この論文は、エジプトのエレクトロニクス研究所 (ERI) の屋上に設置された 24 個の単結晶シリコン PV モジュールの 25 年間の屋外運転後の劣化を調査しています。 劣化率は、モジュールの性能比、温度損失、エネルギー収量を使用して決定されました。 目視検査、I-V特性測定、劣化率はすべてPV評価プロセスの一環として計算されています。 結果は、モジュールの最大電力 (\({P}_{max}\)) が時間の経過とともに平均して 23.3% 減少したことを示しています。 短絡電流 (\({I}_{sc}\)) と最大電流 (\({I}_{m}\)) の劣化率はそれぞれ 12.16% と 7.2% です。 開放電圧 (\({V}_{oc}\))、最大電圧 (\({V}_{m}\))、および曲線因子 (\(FF\)) の劣化率は 2.28% です。 、12.16%、15.3%でした。 太陽光発電システムの全体的な性能比率は 85.9% です。 屋外条件で長時間動作させた後、単一ダイオード モデルの 5 つのパラメータを各モジュールのパラメータ識別に使用して、PV モジュールの性能に対する経年変化の影響を研究します。

エネルギー問題は、社会の社会的および経済的発展にとって引き続き重要です1。 環境問題は、再生不可能な燃料源の使用、特に石油価格の高騰と化石燃料の燃焼による環境への悪影響によって生じます。 現在、さまざまな再生可能エネルギー源は、需要の増大によるエネルギー不足を最小限に抑えるために、幅広いテクノロジーにわたって十分な柔軟性と信頼性を提供しています1、2。 今日、太陽エネルギーは再生可能エネルギー市場において重要な位置を占めています。 太陽エネルギーは商業目的と住宅目的の両方に使用されます2。 その利点には、無限、無公害、豊富、静か、回転部品がない、サイズに関係なく効率的に電気を変換できることが含まれます。 PV モジュールの寿命は通常約 25 年ですが、時間の経過とともにいくつかの要因がその性能に影響を与える可能性があります 2、3、4、5、6。 太陽光発電の設置は屋外で行われるため、太陽光放射、温度、湿度、物理的ストレスなどの環境要因にさらされ、時間の経過とともに性能に大きな影響を与えます7、8、9。 モジュールの経年劣化は、モジュールの電源容量の低下に影響を与える重要な要因の 1 つです10。

PV モジュールに影響を与える可能性のある劣化にはいくつかの種類があります。 電位誘起劣化 (PID): このタイプの劣化は、多くの場合、接地システムとモジュールの導電性部分の間の電位差によって引き起こされ、漏れ電流が発生し、時間の経過とともにモジュールに損傷を与える可能性があります8、11、12。 。 2 番目のタイプは、PV モジュールの劣化を引き起こす光への曝露によって生じる光誘発劣化です。 このタイプでは、特に紫外線 (UV) が封入材料を分解し、太陽電池の変色を引き起こし、効率を低下させる可能性があります。 これは光劣化とも呼ばれます4、5、8。 もう 1 つのタイプは、環境要因による劣化です 8,10: PV モジュールの劣化を引き起こす主な環境要因は、モジュールのコンポーネントに物理的な損傷を引き起こす温度、太陽光、雨、風、湿度、機械的ストレス、汚れ/砂の蓄積です。劣化につながります。 これらの要因は相互作用し、組み合わさって、ソーラー パネルの効率と寿命全体の寿命を低下させることがよくあります。 モジュールの適切な密閉、設置、メンテナンスは、これらの環境劣化の影響の一部を軽減するのに役立ちます。